GERMINACIÓN DE SEMILLAS DE LUPINO (Lupino mutabilis) EXPUESTAS A DOS MÉTODOS DE ESCARIFICACIÓN FÍSICA

Author

Erik Vilchez, Lleyner Roman, Elda Perez, Deyli Fernandez, Griselida Rojas, Erick Vasquez

1 INTRODUCCIÓN

Las semillas de lupino (Lupinus mutabilis) presentan dormancia física que impide su germinación, debido a la dureza e impermeabilidad de la testa (Garduza et al., 2020). Para superar esta barrera, se aplican métodos de escarificación física como el lijado y el corte con bisturí, los cuales han demostrado mejorar significativamente la germinación y sincronización en especies como L. perennis y L. exaltatus (Steinmaus et al., 2000; Mackay et al., 1996). Estos tratamientos también se asocian con mayor actividad enzimática en etapas iniciales (Garduza et al., 2019). En un estudio sobre Lupinus bilineatus, la escarificación mecánica mediante lijado con papel de lija resultó en un 48.9 % de germinación, cifra significativamente superior al control sin tratamiento. Este tratamiento no sólo rompió la impermeabilidad de la testa, sino que, al exponer las capas internas del endospermo, facilitó la imbibición y permitió que las enzimas hidrolíticas actúen con mayor rapidez en los primeros días de germinación, mejorando la energía germinativa y la uniformidad en el desarrollo de la plántula (Pascual et al., 2020).

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo general

Determinar la germinación de Lupinus mutabilis mediante dos técnicas de escarificación física.

2.2 Objetivos específicos

  • Analizar el porcentaje de germinación de semillas de lupino sometidas a escarificación por lijado de la testa y por corte con bisturí.

  • Determinar el índice de sincronización de la germinación de semillas de lupino mediante ambos métodos de escarificación.

  • Comparar el tiempo medio de germinación de semillas de lupino según el tipo de escarificación aplicada.

3 MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 Materiales:

  • Semillas de chocho (Lupinus mutabilis)
  • Lijas
  • Bisturíes
  • Papel toalla
  • Taper o recipiente
  • Guantes
  • Ligas
  • Pinzas
  • Agua mineral

3.2 Metodología

Obtención de semillas

Se obtuvo 1 kg de semillas de chocho (Lupinus mutabilis) provenientes de la provincia de Luya, distrito Lamud.

Elaboración de las etiquetas

Para identificar los tratamientos se elaboraron etiquetas en R con sus respectivas leyendas (lijado, bisturí y control), lo que facilitó un seguimiento organizado y preciso del comportamiento de cada grupo de semillas.

Selección de semillas.

Las semillas fueron seleccionadas cuidadosamente, asegurándose de que no presentaran defectos como daños por plagas o un tamaño excesivamente reducido. Posteriormente, se aplicaron dos métodos físicos de escarificación: a 100 semillas se les lijó la testa (abrasión mecánica) y a otras 100 se les realizó un corte en la testa utilizando un bisturí. Además, se seleccionaron cuatro repeticiones de 25 semillas cada una para el tratamiento control.

Preparación de recipientes y semillas (aplicación de los métodos de escarificación)

El experimento se desarrolló haciendo uso de 12 recipientes de plástico, de tal manera que estén divididos en tres tratamientos: 4 recipientes para el método físicos de escarificación por lijado, 4 recipientes para corte de la testa con bisturí y 4 recipientes como control. En la base de los recipientes se colocó papel toalla y se humedeció con agua.Luego se procedió a lijar las semillas del tratamiento de escarificación con lija de la cual se tenía 4 repeticiones, De igual manera se procedió a cortar una parte de la semilla con el bisturí que correspondía al tratamiento con bisturí que también tenía 4 repeticiones.

Y del tratamiento 3 que era el control solo se colocó en los taperes correspondientes sin ser sometidos a ningún método de escarificación.

Collage de 5 imágenes desde Google Drive

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Organización de semillas.

Se colocaron 25 semillas por recipiente, distribuidas de forma ordenada para facilitar su observación y análisis.

Variables a evaluar

Variable independiente:

Tipos de escarificación (lijado de la testa y corte con bisturí)

Variable dependiente:

  • Porcentaje de germinación de semillas

  • Índice de sincronización de la germinación de semillas.

  • Tiempo medio de germinación de semillas

Diseño del experimento

Tratamientos

  • T1: Escarificación por lijado o abrasión mecánica.

  • T2: Escarificación por corte de la testa con bisturí.

  • T3: Control

Repeticiones

4 repeticiones por tratamiento.

Número de semillas por repetición

25 semillas por repetición.

Diseño estadístico

Diseño de Bloques Completos al Azar (DBCA).

Etiquetado

Se pegaron las etiquetas en la tapa de los tapers según correspondía, para así evitar confusiones al momento de realizar la anotación de datos evaluados, es decir, para identificar los tratamientos.

Evaluación de las semillas germinadas

La evaluación fue diaria iniciando del día 0, hasta el día 5, registrando los datos de manera continua la aparición de signos de germinación y cualquier cambio relevante en su desarrollo. Durante este periodo, se controló cuidadosamente el nivel de humedad y se mantuvieron constantes las condiciones ambientales, para así evaluar con cuál de los métodos de escarificación las semillas logran germinar en menor tiempo.

4 RESULTADOS

Durante los 5 días de observación, se comprobó que la germinación de las semillas cumplió con las características propias de un proceso exitoso. Las imágenes muestran claramente que las semillas germinaron de manera adecuada, tanto en los tratamientos con escarificación física (lija y bisturí) como en el grupo control, el cual servirá como punto de comparación.

‘data.frame’: 12 obs. of 8 variables: $ plots : Factor w/ 12 levels “101”,“102”,“103”,..: 5 7 9 10 6 8 11 12 1 2 … $ Tratamiento: Factor w/ 3 levels “Bisturí”,“Control”,..: 1 1 1 1 3 3 3 3 2 2 … $ seeds : num 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 … $ d0 : num 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 … $ d1 : num 5 2 3 0 2 9 4 7 0 0 … $ d2 : num 6 8 4 15 7 3 7 6 16 2 … $ d3 : num 9 13 6 3 15 8 13 7 0 16 … $ d5 : num 2 0 7 2 0 1 0 2 4 7 …

plots Tratamiento seeds grs grp mgt mgr gsp unc syn vgt sdg cvg
105 Bisturí 25 22 88 2.454546 0.4074074 40.74074 1.8390343 0.2683983 0.9177489 0.9579921 39.02931
107 Bisturí 25 23 92 2.478261 0.4035088 40.35088 1.3015743 0.4229249 0.4426877 0.6653478 26.84737
109 Bisturí 25 20 80 3.200000 0.3125000 31.25000 1.9261207 0.2368421 1.3157895 1.1470787 35.84621
110 Bisturí 25 20 80 2.450000 0.4081633 40.81633 1.0540158 0.5736842 0.4605263 0.6786209 27.69881
106 Lijado 25 24 96 2.541667 0.3934426 39.34426 1.2410107 0.4601449 0.4329710 0.6580053 25.88873
108 Lijado 25 21 84 2.095238 0.4772727 47.72727 1.6644978 0.3190476 1.0500000 1.0246951 48.90590
111 Lijado 25 24 96 2.375000 0.4210526 42.10526 1.4284125 0.3804348 0.5923913 0.7696696 32.40714
112 Lijado 25 22 88 2.272727 0.4400000 44.00000 1.8770342 0.2510823 1.0216450 1.0107646 44.47364
101 Control 25 20 80 2.600000 0.3846154 38.46154 0.7219281 0.6631579 0.7157895 0.8460434 32.54013
102 Control 25 25 100 3.480000 0.2873563 28.73563 1.2177968 0.4733333 0.4150000 0.6442049 18.51164
103 Control 25 24 96 3.500000 0.2857143 28.57143 0.8112781 0.6086957 0.2608696 0.5107539 14.59297
104 Control 25 22 88 3.727273 0.2682927 26.82927 0.9456603 0.5151515 0.3809524 0.6172134 16.55938

4.1 Tiempo medio de germinación

En la gráfica de barras en el eje Y etiquetado como mgt (tiempo medio de germinación) compara un compara un valor promedio para los tratamientos aplicados a semillas de Lupinus sp. En el grupo control pues como se ve no presenta ninguna barra visible, ello es porque el valor no se calculó.

En la barra verde (Bisturí), el tiempo promedio de germinación es cercano a 2.7 días, en cambio en la barra roja que corresponde al tratamiento por lijado el tiempo es ligeramente menor, llegando a 2.4 días aproximadamente. Además, comparten la misma letra “b”, indicando que no existe diferencia estadísticamente entre ellos.

Analysis of Variance Table

Response: mgt Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)
Tratamiento 2 2.1075 1.05373 7.5439 0.01191 * Residuals 9 1.2571 0.13968

Signif. codes: 0 ‘’ 0.001 ’’ 0.01 ’’ 0.05 ‘.’ 0.1 ’ ’ 1

Mean germination time comparison
Tratamiento mgt std r ste se min max sig
Bisturí 2.645702 0.3697400 4 0.1848700 0.1868687 2.450000 3.200000 b
Control 3.326818 0.4973547 4 0.2486774 0.1868687 2.600000 3.727273 a
Lijado 2.321158 0.1870012 4 0.0935006 0.1868687 2.095238 2.541667 b

4.2 Germinabilidad

En los gráficos se observa una gráfica de barras donde compara el porcentaje de germinación grp (germinación relativa porcentual) en semillas de Lupinus sp. en los tres tratamientos empleados (bisturí, control y lijado), los mismos que están representados por la barra de color verde, amarillo rojo.

La Altura de las barras nos indica el promedio de germinación para cada tratamiento. En el grupo control podemos apreciar que la germinación es ligeramente mayor que los otros, aunque con el lijado es muy similar; en cambio el bisturí pues muestra un promedio menor.

Las líneas negras que se encuentran sobre cada barra, representan la variabilidad de los datos; en este caso las barras son cortas indicando poca variabilidad demostrando resultados consistentes entre repeticiones.

Las letras que se observa sobre las barras (a), son las mismas es decir comparten la misma letra, lo que significa que no hay diferencias estadísticamente significativas entre tratamiento, pero si las letras fueran diferentes sería lo contrario.

Analysis of Variance Table

Response: grp Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) Tratamiento 2 96 48.000 0.9558 0.4203 Residuals 9 452 50.222

Mean germination time comparison
Tratamiento grp std r ste se min max sig
Bisturí 85 6.000000 4 3.000000 3.543382 80 92 a
Control 91 8.869423 4 4.434712 3.543382 80 100 a
Lijado 91 6.000000 4 3.000000 3.543382 84 96 a

4.3 Germinación en el tiempo

Esto es una gráfica de líneas en la cual nos demuestra la evolución de una variable a lo largo del tiempo. En el eje “y” tenemos los porcentajes de germinación y el eje “x” tenemos los días evaluados (desde el día 0 al día 5).

Al culminar los 5 días de evaluación, observamos que los 3 tratamientos lograron alcanzar porcentajes elevados en la germinación de semillas de Lupinus sp. El tratamiento con escarificación por lijado presentó la mayor germinación (línea de color rojo), con un aproximado del 92%, también se destaca por favorecer una germinación más temprana, iniciando desde el primer día. El tratamiento control (línea amarilla), llegó a un 90% de germinación al día 5, pero con un inicio más tardío. En cuanto al tratamiento con escarificación mediante bisturí (línea verde) alcanzó un 88% de germinación, mostrando una velocidad intermedia entre el lijado y el control. Los resultados demuestran que, aunque todos los tratamientos fueron efectivos, el tratamiento mediante escarificación con lija demostró una germinación más rápida, así como ligeramente más eficiente en comparación a los otros.

Cumulative germination by treatment factor
Tratamiento evaluation mean r std min max ste
Bisturí 0 0 4 0.000000 0 0 0.000000
Control 0 0 4 0.000000 0 0 0.000000
Lijado 0 0 4 0.000000 0 0 0.000000
Bisturí 1 10 4 8.326664 0 20 4.163332
Control 1 0 4 0.000000 0 0 0.000000
Lijado 1 22 4 12.436505 8 36 6.218253
Bisturí 2 43 4 13.216152 28 60 6.608076
Control 2 18 4 30.897681 0 64 15.448840
Lijado 2 45 4 6.831301 36 52 3.415650
Bisturí 3 74 4 16.812694 52 92 8.406347
Control 3 66 4 7.659417 56 72 3.829708
Lijado 3 88 4 9.237604 80 96 4.618802
Bisturí 5 85 4 6.000000 80 92 3.000000
Control 5 91 4 8.869423 80 100 4.434712
Lijado 5 91 4 6.000000 84 96 3.000000

4.4 imágenes de resultados de germinación por tratamiento

En la imagen A se puede observar lo que fue la germinacion de tratamiento de escarificación realizando corte con bisturí, imagen B lijado y C es el tratamiento control.

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5 DISCUSIÓN

Los resultados obtenidos en este estudio evidencian que los métodos de escarificación física, especialmente el lijado, mejoran la germinación de semillas de Lupinus mutabilis, tanto en porcentaje como en velocidad, en comparación con el grupo control. Estos hallazgos son consistentes con lo reportado por Garduza-Acosta et al. (2020), quienes observaron que la escarificación en especies del género Lupinus y Crotalaria mejora significativamente la germinación, debido a la ruptura de la dormancia física provocada por la impermeabilidad de la testa. La abrasión mecánica favorece la imbibición de agua y la activación de enzimas hidrolíticas responsables del metabolismo temprano de la semilla (Garduza-Acosta et al., 2019). En su estudio, los autores encontraron que tratamientos físicos como lijado y corte incrementaron la actividad enzimática durante la germinación, mejorando el vigor y uniformidad de las plántulas.

El presente estudio también encontró que el tiempo medio de germinación (MGT) fue más corto en el tratamiento con lijado (2 a 4 días), en comparación con el bisturí (2 a 7 días). Este comportamiento sugiere que el lijado no solo favorece una mayor proporción de semillas germinadas, sino que también acelera el proceso, lo cual es deseable desde una perspectiva agronómica. Tal como señalan Steinmaus et al. (2000), la reducción del tiempo medio de germinación está asociada con una mayor eficiencia en la emergencia de plántulas, permitiendo una mejor competencia por recursos como luz, agua y nutrientes.

Asimismo, en estudios previos con Lupinus bilineatus, Chavez et al. (2010) encontraron que la escarificación por lijado aumentó significativamente el porcentaje de germinación y la energía germinativa, demostrando que la abrasión mecánica de la testa facilita el paso de agua hacia el embrión y estimula la actividad fisiológica temprana.

Por otro lado, Mackay et al. (1996) demostraron que la escarificación mejora la germinación de Lupinus perennis, especialmente en condiciones controladas. Aunque el corte con bisturí también rompe la testa, puede ser menos eficiente si no se realiza con precisión, lo que podría explicar los resultados ligeramente inferiores en el presente estudio.

Aunque el grupo control alcanzó un alto porcentaje de germinación (90 %), este inició más tardíamente y mostró menor uniformidad. Esto sugiere que una parte de las semillas puede superar naturalmente la dormancia, aunque con una mayor variabilidad en el tiempo de germinación. Este resultado resalta la importancia de aplicar métodos pregerminativos para asegurar una germinación más rápida y uniforme, especialmente en contextos de producción a escala.

En conjunto, los datos respaldan que la escarificación por lijado es una alternativa eficaz, económica y sencilla para mejorar la germinación de Lupinus mutabilis, lo que puede tener un impacto directo en la producción de plántulas y la estandarización de cultivos de esta leguminosa andina de gran valor nutricional.

6 CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos permitieron comprobar que la escarificación física mejora la germinación de semillas de Lupinus mutabilis, aunque no se evidenciaron diferencias estadísticamente significativas entre tratamientos. El tratamiento con lijado presentó la mayor eficiencia germinativa, alcanzando un 92% de germinación y mostrando una emergencia más temprana, desde el primer día. Le siguieron el tratamiento control con 90% y el bisturí con 88%. A pesar de estas ligeras diferencias porcentuales, todos los tratamientos lograron porcentajes altos de germinación.

En cuanto al tiempo medio de germinación (MGT), el lijado también mostró un comportamiento más favorable, con un valor ligeramente menor (2 a 4 días) respecto al bisturí (2 a 7 días), mientras que para el control no se calculó este valor. Esto indica que la escarificación por lijado no solo favorece una mayor proporción de semillas germinadas, sino que también acelera el proceso germinativo.

Finalmente, el análisis gráfico sugiere que el tratamiento con lijado mejora la uniformidad y velocidad de germinación, lo que lo convierte en una técnica eficaz y práctica para romper la dormancia física en semillas de lupino sp. . No obstante, se recomienda continuar con evaluaciones en condiciones de campo para validar su efectividad en diferentes contextos agroecológicos.

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

García-Pascual, E., Rodríguez-Trejo, D. A., Guízar-Nolazco, E., & Arteaga-Martínez, B. (2020). CAPACIDAD GERMINATIVA Y SU TASA DE DECLINACIÓN EN SEMILLA DE Lupinus bilineatus Benth. ALMACENADA 15 AÑOS. Agrociencia, 54(1), 115-127.

Garduza-Acosta, B., Lagunes-Espinoza, L. C., Bautista-Muñoz, C. C., García-de-los-Santos, G., Zaldívar-Cruz, J. M., & Hernández-Flores, A. (2019). Germination of Crotalaria and Lupinus(Fabaceae) seeds submitted to different pre-germination treatments and their effect on enzymatic activity during early germination. Brazilian Journal of Biology, 80, 23-29. https://doi.org/10.1590/1519-6984.185813

Garduza-Acosta, B., Lagunes-Espinoza, L. C., Bautista-Muñoz, C. C., García-de-Los-Santos, G., Zaldívar-Cruz, J. M., & Hernández-Flores, A. (2020). Germination of Crotalaria and Lupinus (Fabaceae) seeds submitted to different pre-germination treatments and their effect on enzymatic activity during early germination. Brazilian Journal of Biology = Revista Brasleira De Biologia, 80(1), 23-29. https://doi.org/10.1590/1519-6984.185813

Mackay, W. A., Davis, T. D., Sankhla, D., & Riemenschneider, D. E. (1996). Factors Influencing Seed Germination of Lupinus perennis. Journal of Environmental Horticulture, 14(4), 167-169. https://doi.org/10.24266/0738-2898-14.4.167

Steinmaus, S. J., Prather, T. S., & Holt, J. S. (2000). Estimation of base temperatures for nine weed species. Journal of Experimental Botany, 51(343), 275-286. h ttps://doi.org/10.1093/jexbot/51.343.275